在Java中Timer是java.util包中的一個工具類，提供了定時器的功能。我們可以創建一個Timer對象，然后調用其schedule方法在某個特定的時間去執行一個特定的任務。并且你可以讓其以特定頻率一直執行某個任務，這個任務是用TimerTask來描述的，我們只需要將要進行的操作寫在TimerTask類的run方法中即可。先附上兩個小例子一遍讓讀者了解什么是定時器。接著再分析其中的一些源碼實現。
第一個小例子：
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package com.zkn.newlearn.thread; import java.util.Timer; import java.util.TimerTask; /** * 傳統的定時器 * Created by zkn on 2016/11/1. */public class TraditionalTimerTest01 { public static void main(String[] args){ //TimerTask是Runnable接口的一個實現類是，它是一個抽像類 //schedule是一個重載方法：第一個參數TimerTask的實現類。 // 第二個參數是第一次執行的時間。 // 第三個參數是間隔時間 new Timer().schedule(new TimerTask() { @Override public void run() { System.out.println("這是一個定時器任務!"); } },1000,2000); } } |
第二個小例子：讓任務1每隔4秒執行，讓任務2每隔2秒執行。依次反復。
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package com.zkn.newlearn.thread; import java.util.Timer; import java.util.TimerTask; /** * Created by zkn on 2016/11/1. */public class TraditionalTimerTest02 { public static void main(String[] args){ new Timer().schedule(new MyTimerTask01(),4000); } private static class MyTimerTask01 extends TimerTask{ @Override public void run() { System.out.println("我是TimerTask1，我被執行了!"); new Timer().schedule(new MyTimerTask02(),2000); } } private static class MyTimerTask02 extends TimerTask { @Override public void run() { System.out.println("我是TimerTask2，我被執行了!"); new Timer().schedule(new MyTimerTask01(),4000); } } } |
大家一定會很好奇定時器是怎么執行的？接下來我們來看一下Timer中的主要代碼。
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private final TaskQueue queue = new TaskQueue(); /** * The timer thread. */private final TimerThread thread = new TimerThread(queue); |
注意著兩段代碼是很重要的兩段代碼。TaskQueue和TimerThread都是Timer的內部類。TaskQueue是一個執行任務的優先隊列。TimerThread是一個繼承了Thread的線程類。他們兩個在定時器中起著至關重要的作用，定時器基本上就是靠這兩個類支撐的。 接下來我們來一下Timer的構造方法：
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public Timer(String name) { thread.setName(name); thread.start(); } public Timer() { this("Timer-" + serialNumber()); } |
無參的這個構造函數會調用這個有參的構造函數，在這個有參的構造函數中你看到了什么？thread.start()看著是不是很眼熟啊？沒錯，在new Timer()的時候，就是啟動了一個線程。而啟動這個線程的對象就是上面的TimerThread！接下來我們來看一下TimerThread的run方法中干了些什么：
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public void run() { try { mainLoop(); } finally { // Someone killed this Thread, behave as if Timer cancelled synchronized(queue) { newTasksMayBeScheduled = false; queue.clear(); // Eliminate obsolete references } } } |
這個run方法中主要是干了兩件事：一：調用mainLoop()這個死循環的方法，我們在下面會詳細分析；二：finally代碼塊終止定時任務。終止定時任務的這個沒什么說的，我們主要來看一下mainLoop()這個方法。
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private void mainLoop() { while (true) { // 開始死循環 try { TimerTask task; boolean taskFired; synchronized(queue) { // 如果任務隊列中為空并且定時任務沒有被取消話，線程被掛起 等待執行任務的到來 while (queue.isEmpty() && newTasksMayBeScheduled) queue.wait(); if (queue.isEmpty()) break; // 如果任務隊列中沒有任務了，則結束循環結束任務 // 如果隊列中有執行任務的話，接著往下走 long currentTime, executionTime; task = queue.getMin(); synchronized(task.lock) { if (task.state == TimerTask.CANCELLED) { queue.removeMin(); continue; // 如果執行任務被取消的話 則移除當前任務。這里會重新排隊列里的任務執行順序 } currentTime = System.currentTimeMillis(); executionTime = task.nextExecutionTime; if (taskFired = (executionTime<=currentTime)) { if (task.period == 0) { // 如果只執行一次的話，則在執行完之后，結束執行任務 queue.removeMin(); task.state = TimerTask.EXECUTED; } else { // 如果是固定頻率執行任務的話，則計算下次執行的時間 queue.rescheduleMin( task.period<0 ? currentTime - task.period : executionTime + task.period); } } } if (!taskFired) // 不到任務執行的時候 等待線程調用 queue.wait(executionTime - currentTime); } if (taskFired) // 任務執行時間到，調用任務的run方法，執行任務 task.run(); } catch(InterruptedException e) { } } } |
這個類比較長，具體的執行操作我在注釋里都標注了。這個類基本上干了這樣幾件事：循環調用任務隊列中的任務，執行隊列中的任務。執行任務是什么時候放到執行隊列中的呢?在schedule方法。我們來看看schedule的實現：
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public void schedule(TimerTask task, long delay, long period) { if (delay < 0) // 如果第一次執行的時間小于0 拋出異常 throw new IllegalArgumentException("Negative delay."); if (period <= 0) //間隔時間小于等于 0 拋出異常 throw new IllegalArgumentException("Non-positive period."); sched(task, System.currentTimeMillis()+delay, -period); } private void sched(TimerTask task, long time, long period) { if (time < 0) throw new IllegalArgumentException("Illegal execution time."); // Constrain value of period sufficiently to prevent numeric // overflow while still being effectively infinitely large.這個間隔時間到死基本上也執行不到 if (Math.abs(period) > (Long.MAX_VALUE >> 1)) period >>= 1; synchronized(queue) { if (!thread.newTasksMayBeScheduled) //在任務的執行方法中 如果定時任務已經被取消的話 則拋出異常 throw new IllegalStateException("Timer already cancelled."); synchronized(task.lock) { //object對象鎖 if (task.state != TimerTask.VIRGIN) // 剛開是執行任務的時候 任務的狀態應該是0的 throw new IllegalStateException( "Task already scheduled or cancelled"); task.nextExecutionTime = time; //下次執行時間 在上面的mainLoop方法中有用到 task.period = period; //設置任務的間隔時間，在上面的mainLoop方法中有用到 task.state = TimerTask.SCHEDULED; // 調度方法被調用 設置定時任務的狀態為 已調度未執行 } queue.add(task); //把執行任務加入到任務隊列中 if (queue.getMin() == task) queue.notify(); // 如果任務隊列中的第一個任務為當前任務的話，則把當前任務放入到等鎖池中 等待執行 } } |
shedule這個方法做的事情比較簡單。最主要的作用是把TimerTask放到任務隊列中。
下面我們大致看一下TaskQueue的代碼：
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class TaskQueue { //定義一個TimerTask的堆數組 <span style="white-space:pre"> </span> private TimerTask[] queue = new TimerTask[128]; //任務隊列中的任務數<span style="white-space:pre"> </span> private int size = 0; int size() { return size; } //添加任務到優先隊列中 如果數組的長度不夠的話會擴展數組 void add(TimerTask task) { // Grow backing store if necessary if (size + 1 == queue.length) queue = Arrays.copyOf(queue, 2*queue.length); queue[++size] = task; fixUp(size); } //獲取優先執行的任務 TimerTask getMin() { return queue[1]; } TimerTask get(int i) { return queue[i]; } //移除掉排在第一位的不能執行的任務 void removeMin() { queue[1] = queue[size]; queue[size--] = null; // Drop extra reference to prevent memory leak 把對象置空 等待gc回收 fixDown(1); } //刪除任務隊列隊列中的任務 這里用來一個斷言 來判斷 i 不能大于 size void quickRemove(int i) { assert i <= size; queue[i] = queue[size]; queue[size--] = null; // Drop extra ref to prevent memory leak } //重新設置優先執行任務的執行時間 并對任務隊列進行重新排序 以確保最優先的任務 優先被執行 void rescheduleMin(long newTime) { queue[1].nextExecutionTime = newTime; fixDown(1); } boolean isEmpty() { return size==0; } //清空任務隊列 定時任務結束 void clear() { // Null out task references to prevent memory leak for (int i=1; i<=size; i++) queue[i] = null; size = 0; } //兩個堆排序 選出最優先的執行任務 private void fixUp(int k) { while (k > 1) { int j = k >> 1; if (queue[j].nextExecutionTime <= queue[k].nextExecutionTime) break; TimerTask tmp = queue[j]; queue[j] = queue[k]; queue[k] = tmp; k = j; } } private void fixDown(int k) { int j; while ((j = k << 1) <= size && j > 0) { if (j < size && queue[j].nextExecutionTime > queue[j+1].nextExecutionTime) j++; // j indexes smallest kid if (queue[k].nextExecutionTime <= queue[j].nextExecutionTime) break; TimerTask tmp = queue[j]; queue[j] = queue[k]; queue[k] = tmp; k = j; } } void heapify() { for (int i = size/2; i >= 1; i--) fixDown(i); } } |
OK，到這里定時任務的源碼大致分析完畢。
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